Einstein się mylił. Badacze mają dowód

Zespół z Massachusetts Institute of Technology nie użył klasycznych nacięć w materiale. Badacze przygotowali układ z ponad 10 tys. atomów schłodzonych do ultraniskiej temperatury i skierowali na niego słabe światło laserowe, tak by pojedynczy atom rozpraszał najwyżej jeden foton. Dzięki różnym stanom kwantowym atomów mogli sprawdzać, jak zmienia się wynik wtedy, gdy w układzie pojawia się więcej informacji o torze światła.

To rozwinięcie słynnego doświadczenia Thomasa Younga z 1801 r. W klasycznej wersji światło przechodzi przez dwie położone blisko siebie szczeliny, a na ekranie za nimi pojawiają się prążki interferencyjne typowe dla fal. Właśnie ten obraz stał się jednym z fundamentów wniosku, że światło ma naturę zarazem falową i korpuskularną. Ten sam dualizm dotyczy także m.in. elektronów.

Najtrudniejszy moment w tym doświadczeniu pojawia się wtedy, gdy fizycy próbują ustalić, przez którą szczelinę przeleciał foton. W takim pomiarze wzór interferencyjny znika, a wynik zaczyna wskazywać na zachowanie typowe dla cząstek. Albert Einstein zakładał, że da się znaleźć metodę, która pozwoli śledzić drogę fotonu bez niszczenia interferencji. Niels Bohr odpowiadał, że zasada nieoznaczoności Heisenberga nie pozwala połączyć tych dwóch rzeczy w jednym pomiarze.

Badanie z MIT wzmacnia właśnie tę drugą interpretację. Naukowcy zaobserwowali, że im więcej informacji o ścieżce światła, tym słabiej widać prążki interferencyjne. Uczelnia podkreśliła w oświadczeniu, że za każdym razem, gdy przelatujący foton porusza atom, falowa interferencja ulega osłabieniu. W praktyce oznacza to, że nie udało się jednocześnie zachować pełnego obrazu fali i uzyskać pełnej wiedzy o trasie fotonu.

Wolfgang Ketterle z MIT, współautor badania, powiedział, że pojedyncze atomy działają jak najmniejsze sita, jakie można zbudować. Taki układ pozwolił sprowadzić doświadczenie z dwiema szczelinami do skali pojedynczych oddziaływań między atomem a fotonem. Z tego powodu fizycy traktują ten wariant jako bardzo precyzyjną, wyidealizowaną wersję klasycznego eksperymentu.

Badanie opublikowano w "Physical Review Letters". Jego wniosek pozostaje zgodny z jedną z podstawowych zasad mechaniki kwantowej: w doświadczeniu z podwójną szczeliną nie da się jednocześnie obserwować pełnej natury falowej i korpuskularnej światła. Im dokładniej układ ujawnia, którędy przeleciał foton, tym wyraźniej zanika obraz interferencji.